Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы груза, жёсткости пружины, амплитуды колебаний и температ

Цель нашей работы:
Исследовать зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза, жёсткости пружины, амплитуды колебаний и температуры воздуха.

Введение.
В настоящее время в технике и быту используются различные виды пружины. Твердые тела и материалы, которыми располагает человечество, во многом определяет уровень его технического развития.
Изучая свойства твердых тел, мы заинтересовались упругими свойствами пружины и решили исследовать их.

Подготовка к эксперименту
Для проведения экспериментов подобрали следующее оборудование: штатив с 2-мя лапками, пружина №1 (к1=6,4 Н/м), пружина №2 (к2=21,6Н/м), набор грузов массой по 100г, линейка, секундомер, динамометр.

ПЕРИОД КОЛЕБАНИЯ
Одной из важных характеристик колебательного движения является период колебания – интервал времени, в течение которого происходит одно полное колебание. Связь периода колебаний пружинного маятника от массы груза и жёсткости пружины известна:

План проведения эксперимента:
Приготовить приборы и оборудования.
Исследовать зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза, жёсткости пружины, амплитуды и температуры воздуха.
Заполнение таблиц измерений.
Вычерчивание графиков зависимостей.
Анализ графиков зависимостей периода от разных параметров.
Обобщение результатов.

Эксперимент 1
Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы груза.
Подвесим к штативу пружину №1. Возьмем гирю массой 100г и прикрепим к пружине. С помощью секундомера определим время 10 колебаний пружинного маятника. Повторим эксперимент с гирями 200г и 300г. Определим по формуле период колебаний:
Результаты измерений и вычислений запишем в таблицу 1:

график зависимости периода колебаний от массы груза
ВЫВОД: Период колебания пружинного маятника пропорционален корню квадратному из массы тела: Т ~
.

Эксперимент 2
Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от жёсткости пружины
Подвесим к штативу пружину №2. Возьмем гирю массой 100г и прикрепим к пружине. С помощью секундомера определим время 10 колебаний пружинного маятника. Повторим эксперимент с гирями 200г и 300г. Определим по формуле период колебаний:
Результаты измерений и вычислений запишем в таблицу 2:

график зависимости периода колебаний от жёсткости пружины
ВЫВОД: Период колебаний пружинного маятника зависит обратно пропорционально жесткости пружины:
.

Эксперимент 3
Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от амплитуды колебаний
Результаты измерений и вычислений запишем в таблицу 3:
Не изменяя массы груза, жесткости пружины, установим зависимость периода колебаний от амплитуды. Повторим эксперимент №1 при разных амплитудах колебаний.

график зависимости периода колебаний от амплитуды колебаний
ВЫВОД: Эксперимент подтверждает, что период свободных колебаний пружинного маятника не зависит от амплитуды колебаний, а полностью определяется собственными характеристиками колебательной системы (жесткостью k и массой груза m).

Эксперимент 4
Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника от температуры.
Для исследования зависимости периода колебаний пружинного маятника от температуры повторили эксперимент №1 во дворе школы при другой температуре ( t= -20 0С ).
ВЫВОД: Период колебания пружинного маятника не зависит от температуры.

Обобщение
В результате экспериментов мы выяснили, что период колебаний пружинного маятника зависит от массы тела, жёсткости пружины и не зависит от амплитуды колебаний и температуры.